Способы борьбы с выхлопными газами

Устройство автомобилей

Способы борьбы с токсичностью выхлопных газов

Резкое повышение концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, особенно в крупных мегаполисах, связанное с интенсивным ростом автомобильного парка, не могло остаться без внимания специалистов и экологов. Очевидно, что без автомобильного транспорта невозможно представить динамичное развитие человеческого общества, но и смириться с тем, что ежечасно миллионы людей отравляют свой организм, вдыхая отраву, выбрасываемую из автомобильных глушителей, конечно же, нельзя.
Поэтому разработкам, связанным с уменьшением вредного влияния транспорта на окружающую среду, ученые, специалисты и инженеры в последние годы уделяют все более пристальное внимание.

Конечно же, наиболее привлекательным методом исключения пагубного влияния техники на условия среды обитания человека является внедрение технологий и разработок, позволяющих использовать экологически чистые и безвредные энергоресурсы.

К таковым, безусловно, можно отнести электрическую энергию и энергию, выделяемую при химических процессах, конечным продуктом которых являются безвредные для человека и природы вещества, например, вода, образуемая при соединении водорода и кислорода. Эта химическая реакция сопровождается значительным выделением тепловой энергии, которую можно было бы использовать для преобразования в механическую энергию посредством тепловых двигателей, однако в окружающей нас природе мало свободного водорода, который можно было бы использовать в виде автомобильного топлива.
Конечно, на нашей планете достаточно большое количество воды, в составе которой водорода более, чем достаточно, но расщеплять воду на составляющие элементы для последующего соединения – все равно, что изобретать вечный двигатель, поскольку затраты превысят эффект.

Электричество – экологически чистый и очень привлекательный источник энергии, но преобразовывать другие энергоресурсы в электроэнергию без значительных затрат человечество пока не научилось, как не научилось и запасать в достаточном объеме эту энергию впрок. Даже самый современный аккумулятор электрической энергии способен обеспечить работу автомобиля лишь в течение нескольких десятков километров пробега. Этого для удовлетворения возрастающих автотранспортных нужд, конечно же, недостаточно.

Привлекательным источником энергии является ядерная (атомная) энергия. Но на современном этапе развития технологий преобразования этого колоссального источника энергии в легкодоступные для практического использования виды говорить очень и очень рано.

По этим причинам в ближайшем будущем достойной замены нефтепродуктам, как основным источникам энергии для автомобильных двигателей, не предвидится.

В настоящее время определено несколько путей снижения токсичности выхлопных газов, выделяемых автомобилями и другой техникой, использующих тепловые двигатели, работающие на нефтяном топливе.
Основные направления снижения содержания вредных веществ в отработавших газах:

• совершенствование процессов сгорания топлива;
• повышение качества топлива;
• применение различных способов очистки отработавших газов от токсичных и вредных компонентов.

Полнота сгорания топлива

Совершенствование процессов сгорания топлива выгодно не только с точки зрения экологии, но и экономичности. Полностью сгоревшее топливо отдает максимум тепловой энергии для работы двигателя и выделяет в отходы значительно меньше вредных веществ, чем топливо, сгоревшее частично.

Совершенствование процессов горения топлива связано с решением многих задач – улучшение смесеобразования, повышение эффективности работы газораспределительного механизма, систем питания и зажигания двигателя.

В последние годы значительную долю этих задач конструкторы решают внедрением компьютерных технологий в процессы управления работой двигателя. Управляемые электроникой системы впрыска и зажигания, безусловно, способствуют повышению качества сгорания горючей смеси, и, конечно же, это благотворно сказывается на экологичности тепловых двигателей.

Повышение качества топлива

Повышение качества используемого для работы двигателей топлива, безусловно, имеет колоссальное значение для улучшения эклогичности автотранспорта. В любом топливе, используемом для извлечения тепловой энергии, лишь два химических элемента представляют энергетическую ценность – водород и углерод. Первый при окислении образует воду, второй – либо оксид углерода (при неполном сгорании), либо двуокись углерода (при полном сгорании).
При идеально отлаженной системе питания и зажигания эти два элемента сгорают полностью и отдают двигателю необходимую для его работы теплоту. Но идеального ничего не бывает, поэтому в выхлопных газах, как правило, присутствует некоторое количество оксида углерода, который в быту называют угарным газом.

Любое топливо, в том числе и получаемое из нефтепродуктов, содержит посторонние примеси, химические вещества и элементы в связанном или свободном состоянии. Безусловно, они тоже участвуют в процессах горения, образуя различные окислы, зачастую очень токсичные.
К таковым относятся, в первую очередь различные соединения серы и азота. Выделяя малое количество теплоты, эти вещества значительно обогащают отработавшие газы вредными примесями, т. е. являются крайне нежелательным топливным балластом.

Поэтому повышение качества топлива напрямую связано с его очисткой от механических, сернистых и азотных примесей в процессе переработки нефти. Очень выгодным в этом плане является применение газообразного топлива для двигателей, поскольку в нефтяных и природных газах посторонних примесей существенно меньше, что положительно сказывается на экологичности отходов сгорания.

Нейтрализация отработавших газов

Для очистки продуктов сгорания от токсичных и вредных веществ на двигателях, использующих в качестве топлива бензин, применяют системы нейтрализации отработавших газов вместе с системой их рециркуляции и системой улавливания паров топлива.

Основным элементом в системе нейтрализации отработавших газов является каталитический нейтрализатор, устанавливаемый в выпускной системе автомобильного двигателя.

Нейтрализатор внешне похож на обычный резонатор и часто устанавливается вместо него. Он представляет собой химический реактор с катализатором – веществом, активизирующим протекание реакций превращения одних веществ в другие.
Главными элементами каталитического нейтрализатора являются один или два каталитических сотовых блока, представляющие собой керамические или листовые гофрированные металлические цилиндры с множеством продольных каналов. На поверхность этих каналов (сот блока) нанесен пористый каталитический состав, содержащий благородные металлы (платина, палладий, родий).
Каталитический блок помещается в корпус из жаростойкой и коррозионно-стойкой стали.

Все современные нейтрализаторы являются трехкомпонентными, т. е. предназначенными для снижения выброса трех основных токсичных компонентов отработавших газов и сочетают в себе сразу две химические функции: окислительную и восстановительную.
Нейтрализатор одновременно дожигает (окисляет) не полностью сгоревшие частички топлива и продукты его неполного сгорания (в первую очередь — оксид углерода), а также восстанавливает очень ядовитые оксиды азота, разлагая их на исходные составляющие – азот и кислород.

При использовании каталитического нейтрализатора нельзя применять этилированный бензин, поскольку содержащийся в нем свинец, осаждаясь на внутренних поверхностях выпускной системы, нарушает газовую проницаемость микропор активного каталитического слоя.
В результате отработавшие газы свободно выходят в атмосферу, не соприкоснувшись с активной поверхностью катализатора.

Нейтрализатор отработавших газов начинает эффективно работать при температуре не менее 300 ˚С, при этом он начинает дополнительно разогреваться в результате происходящих в нем химических процессов. Важно так разместить нейтрализатор в системе выпуска отработавших газов, чтобы его температура во время работы не превышала 900…950 ˚С, иначе возможно разрушение каталитического слоя, сот и даже корпуса нейтрализатора.
В этом случае сгоревший нейтрализатор не только перестает выполнять свою функцию, но и существенно снижает мощность двигателя, оказывая сопротивление выпуску отработавших газов, и ухудшая тем самым наполняемость цилиндров свежим зарядом.

Особенно велика вероятность повреждения нейтрализатора при отказе в работе одного из цилиндров двигателя. При этом несгоревшая в цилиндре горючая смесь загорается в нейтрализаторе, интенсивно разогревая и сжигая активную каталитическую поверхность его сот.

Для обеспечения эффективной работы нейтрализатора отработавших газов и точного дозирования топлива, подаваемого в цилиндры двигателя, используется лямбда-зонд, или кислородный датчик, который отслеживает состав выхлопных газов и корректирует посредством электронного блока управления количество подаваемого в цилиндры топлива.

Источник

Выхлопные газы и как с ними бороться. Причины и последствия ядовитых выбросов.

Выхлопные газы являются продуктом переработки углеводородного топлива. Отработавшие газы – большая проблема в современном мире, поскольку они являются причинами отравления окружающей среды, образования парникового эффекта, а так же появления смогов в городах. Смог является ядовитым туманом, который образуется в нижнем загрязненном слое атмосферы. Ультрафиолетовая радиация Солнца способствует окислению вредных веществ (оксида азота, углеводородов, альдегидов и др.). Смог негативно сказывается на здоровье человека, вызывая раздражение слизистой и способствуя появлению головной боли, отеков, различных осложнений и другие малоприятные симптомы.

В состав выхлопных газов входят следующие элементы:

Токсичные: оксид углерода, оксид углерода, альдегид, оксид серы, сажа и неканцерогенные угдеводороды

Нетоксичные: азот, кислород, пары воды, диоксид углерода

Причинами большого выброса ядовитых газов в атмосферу могут быть как неполное сгорание топлива в ДВС, так и загрязнение топлива всевозможными добавками и примесями. К сожалению, идеальный процесс сгорания топлива получить крайне сложно, поэтому ядовитые выбросы ДВС неизбежно опадают в атмосферу.

В настоящее время во многих странах существуют законы и нормы, ограничивающие содержание опасных веществ в газах, которые выделяют транспортные средства.

Снижение вредных выбросов

1. Правильная организация движения автотранспорта в условиях города. Устранение пробок и простоев автомобиля с работающем двигателем.
2. Использование пропана, бутана и другого нефтяного топлива, а так же природных газов.

Поддерживать ДВС в хорошем состоянии и вовремя устранять все неисправности.

Определяют токсичность отработавших газов на специальных стендах диагностики или при помощи газоанализаторов.

Кроме того, соответствие уровня токсичности выхлопов является одним из обязательных пунктов проверки при техосмотре автомобиля. Пройти технический осмотр в Брянске Вы можете в компании Гросс-Авто. Записаться на ТО онлайн можно на нашем сайте, в разделе Теосмотр. После прохождения процедуры Вы можете купить полис ОСАГО или КАСКО.

Если норма выхлопных газов окажется выше допустимого значения, наши специалисты автотехцентра Гросс-Авто помогут Вам в устранении данной проблемы и дадут советы по уходу за двигателем. В случае поломки ДВС и его составляющих, мастера компании Гросс-Авто готовы предложить Вам свои услуги по ремонту и диагностике дизельных и других двигателей. Так же мы выполняем ремонт газелей Камминс (cummins), регулировку ТНВД, замену масла в двигателе и акпп, сход-развал и другие услуги по обслуживанию автомобиля.

Источник

Привет студент

Совершенствование нормативного регулирования и пути снижения экологической опасности применения искусственной дорожной неровности

3.1 Борьба с выхлопными газами автомобилей

Известные способы борьбы с загрязнением воздушного бассейна можно подразделить на три группы.

К первой группе относятся способы, обеспечивающие уменьшение экологической опасности транспорта (улучшение конструкции автомобильной техники, усовершенствование и создание новых двигателей внутреннего сгорания (форкамерный двигатель), замена двигателей внутреннего сгорания электродвигателями, содержание автомобилей в исправном состоянии и др., перевод автомобилей на новые виды топлива (газ), внедрение различных систем очистки отработавших газов (с каталитическими нейтрализаторами).

Основным источником загрязнения атмосферы от дорожно-транспортного комплекса являются выхлопные газы автомобилей. Система снижения токсичности двигателя включает конструктивные элементы, обеспечивающие сжигание количества загрязняющих веществ, выбрасываемых при его работе. К ним относятся системы вентиляции катера двигателя, система рециркуляции отработавших газов, электронные системы управления карбюратором, улавливание топливных испарений из системы питания. Основным компонентом картерных газов являются углеводороды топлива и масла, поэтому эффективный путь предотвращения загрязнения атмосферы – это создание замкнутой системы вентиляции картера. Для картерных газов в загрязнении атмосферы может достигать 20-30% в общем балансе выброса двигателя. Поэтому закрытая система вентиляции предусматривает транспортирование картерных газов во впускной тракт двигателя для сжигания их в рабочих цилиндрах.

Система рециркуляции отработавших газов применяется как эффективное средство уменьшения выделений оксидов азота. Принцип ее работы основан на всасывании части отработавших газов во впускной трубопровод двигателя. Количество газов, участвующих в рециркуляции, может достигать 20-25%, при этом содержание азота снижается до 70-80%.

Электронная система управления карбюратором учитывает температуру двигателя, температуру горючей смеси, чистоту вращения и др. параметры для обеспечения оптимального состава горючей смеси и ее наилучшего сгорания с наименьшей концентрацией токсичности компонентов в отработавших газах.

Улавливание топливных испарений из системы питания заключается в вентилировании топливных баков и карбюратора с осаждением паров в специальных адсорберах или в картере двигателя. Адсорбер представляет собой емкость, заполненную поверхностно-активным веществом – адсорбентом, в качестве которых обычно используют активированный уголь. При работе двигателя происходит регенерация адсорбента продувкой его воздухом, засасываемом во впускную систему двигателя. Применение такой системы экономит на легковом автомобиле в среднем 36 г. бензина в сутки, на грузовом – 100 г. с одновременным снижением выбросов.

Нейтрализация отработавших газов двигателя автомобиля заключается в окислении продуктов неполного сгорания топлива. Его интенсифицирует повышением температуры в системе выпуска газов, подачей в зону окисления дополнительного воздуха, введением катализаторов. Термический нейтрализатор представляет собой теплоизолированную емкость со специальной организацией течения отработавших газов. В термоизолированных камерах происходит дожигание промежуточных продуктов сгорания СО и СnHm до конечных продуктов СО₂ и Н₂О. Применение каталитических нейтрализаторов позволяет окислять продукты неполного сгорания и нейтрализировать оксиды азота. Процесс окисления происходит во время прохождения отработавших газов через слой катализатора. В качестве каталитических нейтрализаторов применяют благородные металлы (палладий, платину), а также оксиды переходных металлов (меди, кобальта, никеля, ванадия, марганца и др.). Наилучшую очистку отработавших газов дают двухсекционные нейтрализаторы, позволяющие после прохождения первой секции уменьшить содержание оксидов азота, а после второй – содержание СО и С_nН_m.

Жидкостная нейтрализация отработавших газов получила широкое распространение на автомобилях и оборудовании, работающих в замкнутом пространстве. Система очистки в этом случае включает улавливание мелкодисперсных частиц путем пропуска отработавших газов через слой воды или водного раствора. Часть компонентов отработавших газов (альдегиды, оксиды серы, высшие оксиды азота) при прохождении через слой жидкости нейтрализуются. Для ограничения выбросов твердых частиц дизельных двигателей используют сажевые, керамические и металлические фильтры. Иногда на фильтрующие материалы наносят специальные катализаторы. В последнее время начинают использоваться электрофильтры [30].

Вторая группа охватывает архитектурно-планировочные решения — увеличения площадей парков и скверов, строительство новых транспортных систем, создание безостановочных магистралей, строительство подземных переходов, тоннелей и др., регулирование движения автомобилей и др. Необычайно важен вопрос совершенствования организации движения (оптимизация скоростных режимов, «зеленая волна”, улучшение светофорного регулирования и др.), рациональной организации транспортных процессов (разгрузка улиц, дорог и центра города, введение бестранспортных зон и др.).

К третьей группе можно отнести способы, связанные с уменьшением токсичности ОГ и организационно — технические мероприятия — установка на автомобилях газоулавливающих аппаратов, оптимизация работы карбюраторов, применения к топливу присадок, контроль загазованности, мероприятия по выселению автотранспортных предприятий за пределы города, введение новых нормативно-технических документов в области защиты атмосферного воздуха и т.п.

Эффективность применения того или иного способа борьбы с загрязнением воздуха зависит от конкретных условий эксплуатации автомобильного транспорта. Но все они являются приемлемыми, так как направлены на решение важнейшей проблемы — защиту окружающего нас пространства.

Наиболее логичным способом защиты человека от вредного воздействия дорожно-транспортного комплекса является создание преграды между автомобильной дорогой и селитебной зоной для предотвращения широкого распространения загрязнителей.

Наиболее распространено создание вдоль дорог полосы зеленых насаждений [30].

Защитные свойства зеленых насаждений — основные показатели влияния зеленых насаждений на окружающую среду. Зеленые насаждения очищают воздух от вредных веществ, пыли газов, сажи, снижают шум в жилых квартирах т температуру, повышают влажность воздуха в жаркие дни. Зеленые насаждения на площади в 1 га за год очищают 10 млн.м 3 воздух, а за 1 ч. поглощают 8 кг углекислого газа, который выдыхают за это время 200 человек. Газо-защитный эффект зеленых насаждений зависит от характера посадок, видового состава деревьев и кустарников, времени года. Установлено, что на расстоянии 1 км от источника концентрация окиси азота при наличии зеленых насаждений в пять раз меньше, чем без них. Содержание угарного газа на расстоянии 30. 60 м от проезжей части после появления листвы на деревьях снижается в 2. 2,5 раза. Хвоя и листья деревьев способны активно поглощать сернистый газ. Наибольшей интенсивностью поглощения обладает клен серебристый — 568,3мг/ч на 1 кг сухого веса. Значительно ниже этот показатель у ели обыкновенной — 81,8 мг/ч.

Зеленые насаждения имеют рекреационное значение. Они выделяют в воздух лечебные вещества — фитонциды, которые убивают вредные для человека микроорганизмы, отпугивают кровососущих насекомых и тем самым предупреждают многие инфекционные заболевания. Некоторые растения за сутки способны выделить такое количество фитонцидов, что их достаточно, чтобы обезвредить от микроорганизмов целую улицу большого города. Например, в тщательно стерилизованной операционной всегда можно обнаружить 7. 10 микробов на 1 дм 3 воздуха, а в дубовом лесу летом также не удается найти и десятка их на 1 м 3 .

Зеленые насаждения имеют определенное эстетическое и психологическое значение. Благодаря богатству форм, красок и фактуры растения благоприятно действуют на настроение человека, снижают переутомление и нервные «кризисы”, создают оптимальные условия для отдыха.

Велико и многообразно значение зеленых насаждений в формировании ландшафтов, они обогащают архитектуру населенных пунктов, городских площадей и улиц, автомобильных магистралей и мест массового отдыха.

Практика подтверждает эффективность применения зеленых насаждений для защиты жилых районов от загрязнения автотранспортом. В этом случае посадки должны состоять из газоустойчивых пород деревьев и кустарников.

Влияние зеленых насаждений на уровень загазованности воздуха приведена в таблице 3.8.

Таблица 3.8 – Влияние зеленых насаждений на уровень загазованности воздуха

Источник